JP2000228560A - Semiconductor laser and its manufacture - Google Patents

Semiconductor laser and its manufacture

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JP2000228560A
JP2000228560A JP11030136A JP3013699A JP2000228560A JP 2000228560 A JP2000228560 A JP 2000228560A JP 11030136 A JP11030136 A JP 11030136A JP 3013699 A JP3013699 A JP 3013699A JP 2000228560 A JP2000228560 A JP 2000228560A
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JP
Japan
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resonator
face
semiconductor laser
layer
substrate
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Nozawa
博 野澤
Toru Sasaki
徹 佐々木
Tomohiro Shibata
知尋 柴田
Jiro Tenmyo
二郎 天明
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser and a method for manufacturing it containing a window structure that is manufactured simply at low cost. SOLUTION: A resonator's end surface 12c is formed by etching, and a side wall epitaxial growth layer 13 that is a semiconductor layer having a band gap wider than that of an active layer 12b of a resonator 12 is formed on the resonator's end surface 12c by side-wall epitaxial growing, and then a substrate 11 is divided at a position outer than the resonator's end surface 12c by cleaving or dicing, etc., so that the resonator's end surface 12c is positioned inner than a chip's end surface 11a of the substrate 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク用、固
体レーザ励起用、レーザビームプリンタ用、光ファイバ
増幅器励起用、光通信用、レーザ加工用、レーザ治療用
などに利用される高出力の半導体レーザおよび半導体レ
ーザの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-power semiconductor used for optical disks, solid-state laser excitation, laser beam printers, optical fiber amplifier excitation, optical communication, laser processing, laser treatment, and the like. The present invention relates to a method for manufacturing a laser and a semiconductor laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスクやレーザプリンタ用光
源、あるいは光ファイバ増幅器や固体レーザ励起用光源
として、半導体レーザの高出力化の要請が高まってい
る。半導体レーザの高出力動作でしばしば問題になるの
が、強い光密度によって誘発される光出射端面の劣化に
よる突発的故障である。この問題は、Alを含む短波系
の半導体レーザで特に顕著に発生する。このため、活性
層よりも広いバンドギャップを有する、すなわち、発振
光に対して非吸収性を示す半導体層からなる領域(以下
「ウィンドウ領域」という。)を光出射端面周辺に設け
た構造(以下「ウィンドウ構造」という。)とすること
により、上記問題を解決するようにしている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for higher power semiconductor lasers as light sources for optical disks and laser printers, or as optical fiber amplifiers and light sources for exciting solid lasers. Often a problem with high power operation of semiconductor lasers is catastrophic failure due to deterioration of the light emitting end face induced by high light density. This problem occurs particularly remarkably in a short-wavelength semiconductor laser containing Al. For this reason, a structure (hereinafter, referred to as a “window region”) having a band gap wider than that of the active layer, that is, a region including a semiconductor layer exhibiting non-absorptivity to oscillation light (hereinafter, referred to as a “window region”) is provided around the light emitting end face (hereinafter, referred to as a structure). The above problem is solved by adopting a “window structure”).

【0003】このようなウィンドウ構造を備えた半導体
レーザは、例えば、pn埋め込みレーザの製造工程にお
いて、ウィンドウ領域の活性層をストライプ作製エッチ
ングと同時にエッチング除去し、その除去した部分を全
体的にpn埋め込み成長させる(以下「pn埋め込み成
長法」という。)ことで製造することができる(例え
ば、“Electron.Lett.”Vol.30;p.1766;(1994)等参
照)。
In a semiconductor laser having such a window structure, for example, in a manufacturing process of a pn-embedded laser, an active layer in a window region is etched and removed at the same time as stripe formation etching, and the removed portion is entirely pn-embedded. It can be manufactured by growing (hereinafter referred to as “pn buried growth method”) (for example, see “Electron. Lett.” Vol. 30; p. 1766; (1994) and the like).

【0004】また、例えば、量子井戸半導体レーザの製
造工程において、ウィンドウ領域に不純物を拡散した
り、イオン注入後に熱処理を行うことにより、ウィンド
ウ領域の量子井戸を混晶化させて非吸収化させる(以下
「量子井戸混晶化法」という。)ことでも製造すること
ができる(例えば、「第58回応用物理学会学術講演会予
稿集」; 1127頁;4a-ZC-12; (1997年3月) や、「第45回
応用物理学関係連合講演会予稿集」; 1113頁;29a-ZH-9;
(1998年3月) 等参照)。
Further, for example, in a manufacturing process of a quantum well semiconductor laser, by diffusing impurities into a window region or performing a heat treatment after ion implantation, the quantum well in the window region is mixed and made non-absorbing ( (Hereinafter, referred to as “quantum well alloying method”) (for example, “The 58th Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics”, p. 1127; 4a-ZC-12; (March 1997 ), `` Proceedings of the 45th Joint Lecture on Applied Physics, '' p. 1113; 29a-ZH-9;
(March 1998) etc.).

【0005】さらに、例えば、一般的な半導体レーザの
製造工程において、共振器を構成するチップ端面を形成
するためにウェハを劈開やダイシング等により短冊状に
分割して多数のレーザエレメントをアレイ状に並べた状
態(以下「バー」という。)で、上記チップ端面に前記
半導体層をエピタキシャル成長させる(以下「チップ端
面上エピタキシャル成長法」という。)ことでも製造す
ることができる(例えば、特開平5-251824号公報等参
照)。
Further, for example, in a general semiconductor laser manufacturing process, a wafer is divided into strips by cleaving or dicing to form chip end faces constituting a resonator, and a large number of laser elements are arrayed. It can also be manufactured by epitaxially growing the semiconductor layers on the chip end faces in a state where they are arranged (hereinafter referred to as "bars") (hereinafter referred to as "epitaxial growth method on chip end faces") (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H5-251824). Reference).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述したようなウィン
ドウ構造を備えた半導体レーザにおいては、ウィンドウ
領域が非電導性であると、良好な素子特性が得られて好
ましい。なぜなら、ウィンドウ領域が電導性であると、
ウィンドウ領域への無効電流や、自由キャリア吸収によ
る共振器内部損失の増大に起因する閾値の上昇や微分効
率の低下が避けられないからである。また、ウィンドウ
領域における発振光の発散による閾値の増大や微分効率
の低下を抑制するため、ウィンドウ領域は、光導波路構
造を有することが望ましい。
In a semiconductor laser having a window structure as described above, it is preferable that the window region be non-conductive because good device characteristics can be obtained. Because if the window area is conductive,
This is because an increase in the threshold value and a decrease in the differential efficiency due to the reactive current to the window region and the increase in the internal loss of the resonator due to free carrier absorption are inevitable. Further, in order to suppress an increase in threshold value and a decrease in differential efficiency due to divergence of oscillation light in the window region, the window region desirably has an optical waveguide structure.

【0007】ところが、前述したpn埋め込み成長法で
製造された半導体レーザは、ウィンドウ領域においてエ
ピタキシャル層面内方向(以下「横方向」という。)に
光導波路構造がなく、さらに、ウィンドウ領域がp型な
いしn型にならざるを得ないので、ウィンドウ領域の長
さを制御することにより、ウィンドウ領域における発振
光の発散や自由キャリア吸収による閾値の増大や微分効
率の低下を抑制しなければならないが、前述したpn埋
め込み成長法では、ウィンドウ領域の長さを決定する劈
開等の分割精度を高めることが非常に難しいため(生産
レベルで通常±10〜20μm程度、よくて±5μm程
度)、上述した抑制を行うことができなかった。また、
pn埋め込みレーザを前提としているため、生産性に優
れたリッジ導波路型レーザの製造に適用することができ
ない。
However, the semiconductor laser manufactured by the pn buried growth method described above has no optical waveguide structure in the in-plane direction of the epitaxial layer in the window region (hereinafter referred to as "lateral direction"), and furthermore, the window region has a p-type structure. Since it must be n-type, by controlling the length of the window region, it is necessary to suppress the divergence of oscillation light in the window region, the increase in threshold value due to free carrier absorption, and the decrease in differential efficiency. In the pn buried growth method described above, it is very difficult to increase the division accuracy such as cleavage for determining the length of the window region (normally about ± 10 to 20 μm at production level, and preferably about ± 5 μm at the production level). Could not do. Also,
Since it is based on a pn-embedded laser, it cannot be applied to the manufacture of a ridge waveguide type laser having excellent productivity.

【0008】また、前述した量子井戸混晶化法では、熱
拡散やイオン注入によりウィンドウ構造を作製するた
め、ウィンドウ領域を非電導性にすることが難しく、多
くの場合、ウィンドウ領域が電導性になってしまい、ウ
ィンドウ領域への無効電流の注入が生じ、閾値が増大し
てしまう。この問題を解決する一方法として、ウィンド
ウ領域にプロトンを注入して半絶縁化を図ることが行わ
れている。しかしながら、このようにしてウィンドウ構
造を作製された半導体レーザは、初期の特性値が大幅に
向上するものの、注入されたプロトンが長期動作中に移
動してしまうため、高い信頼性を長期にわたって維持す
ることが難しかった。また、量子井戸活性層を有する半
導体レーザを前提としているため、バルク活性層を有す
る半導体レーザに適用することができない。
In the above-described quantum well alloying method, since a window structure is manufactured by thermal diffusion or ion implantation, it is difficult to make the window region non-conductive. In many cases, the window region becomes conductive. As a result, reactive current is injected into the window region, and the threshold value increases. As one method for solving this problem, semi-insulation is performed by injecting protons into the window region. However, in the semiconductor laser having the window structure manufactured in this manner, although the initial characteristic value is significantly improved, the injected protons move during long-term operation, and thus high reliability is maintained for a long time. It was difficult. Further, since it is assumed that the semiconductor laser has a quantum well active layer, it cannot be applied to a semiconductor laser having a bulk active layer.

【0009】一方、前述したチップ端面上エピタキシャ
ル成長法では、チップ端面へのエピタキシャル成長によ
って数十〜数百nm厚のウィンドウ構造を作製するの
で、発振光の発散や無効電流の注入といった問題が事実
上起こらないものの、前記バーの幅が数百μmと非常に
細いため、ハンドリング性が非常に悪かった。また、上
記バーの側面にエピタキシャル成長を行うことを前提と
しているため、製造効率が非常に悪かった。
On the other hand, in the above-described epitaxial growth method on the chip end face, since a window structure having a thickness of several tens to several hundreds of nm is manufactured by epitaxial growth on the chip end face, problems such as divergence of oscillation light and injection of reactive current actually occur. However, since the width of the bar was very small, being several hundreds of μm, the handleability was very poor. Further, since it is assumed that epitaxial growth is performed on the side surface of the bar, the manufacturing efficiency is very poor.

【0010】このようなことから、本発明は、低コスト
で簡単に作製できるウインドウ構造を有する半導体レー
ザおよび半導体レーザの製造方法を提供することを目的
とした。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser having a window structure which can be easily manufactured at low cost and a method of manufacturing the semiconductor laser.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、第一番目の発明による半導体レーザは、基板の
チップ端面よりも内側に共振器端面が位置し、当該共振
器の活性層よりもバンドギャップの広い半導体層が当該
共振器端面に設けられていることを特徴とする
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser in which a resonator end face is located inside a chip end face of a substrate and an active layer of the resonator is located between the chip end face and the active layer. A semiconductor layer having a wide band gap is provided on the end face of the resonator.

【0012】前述した課題を解決するための、第二番目
の発明による半導体レーザの製造方法は、エッチングに
より共振器端面を作製し、当該共振器の活性層よりも広
いバンドギャップを有する半導体層を当該共振器端面に
側壁エピタキシャル成長させて作製した後に、当該共振
器端面よりも外側位置で基板を分割することを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor laser, comprising: forming a cavity facet by etching; and forming a semiconductor layer having a band gap wider than an active layer of the cavity. After the side walls are epitaxially grown on the end face of the resonator, the substrate is divided at a position outside the end face of the resonator.

【0013】前述した課題を解決するための、第三番目
の発明による半導体レーザは、第二番目の発明による半
導体レーザの製造方法で製造されたことを特徴とする。
A semiconductor laser according to a third aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem is characterized in that it is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser according to the second aspect of the present invention.

【0014】[作用]本発明による半導体レーザおよび
半導体レーザの製造方法によれば、共振器の活性層より
も広いバンドギャップを有する半導体層を当該共振器端
面に側壁エピタキシャル成長させて作製するので、劈開
やダイシングなどのような分割の精度で決まる長さより
前記ウィンドウ領域をはるかに短くすることができ、当
該ウィンドウ領域への無効電流の注入やウィンドウ領域
での発振光の拡散および自由キャリア吸収による閾値の
増大や微分効率の低下を避けることができると共に、活
性層の構造や活性層領域での導波路構造に関係なく幅広
く応用することができる。また、エッチングにより共振
器端面を作製し、当該共振器端面に前記半導体層を作製
した後に、基板を分割する、すなわち、共振器端面を劈
開やダイシング等の分割によらずにエッチングで作製
し、前記バー状態への切り出しを行う前に前記半導体層
を作製するので、効率よく製造することができる。
[Operation] According to the semiconductor laser and the method of manufacturing the semiconductor laser according to the present invention, the semiconductor layer having a band gap wider than the active layer of the resonator is formed by epitaxially growing the side wall on the end face of the resonator. The window region can be made much shorter than the length determined by the accuracy of division such as dicing or the like, and the threshold value due to injection of reactive current into the window region and diffusion of oscillation light in the window region and absorption of free carriers. In addition to avoiding an increase and a decrease in differential efficiency, the present invention can be widely applied regardless of the structure of the active layer or the waveguide structure in the active layer region. Further, after forming the resonator end face by etching, and after forming the semiconductor layer on the resonator end face, the substrate is divided, that is, the resonator end face is formed by etching without division such as cleavage or dicing, Since the semiconductor layer is formed before cutting into the bar state, the semiconductor layer can be efficiently manufactured.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明による半導体レーザおよび
半導体レーザの製造方法の種々の実施の形態を以下に説
明するが、本発明は、これらの実施の形態に限定される
ものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various embodiments of a semiconductor laser and a method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.

【0016】[第一番目の実施の形態]本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第一番目の
実施の形態を図1を用いて説明する。なお、図1は、そ
の半導体レーザの概略構造を表す断面図であり、InG
aAs系の単一または多重の歪量子井戸活性層を適用し
た場合である。
[First Embodiment] A first embodiment of a semiconductor laser and a method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of the semiconductor laser.
This is the case where an aAs-based single or multiple strained quantum well active layer is applied.

【0017】まず、GaAlAsのクラッド層12aお
よびInGaAs系の歪量子井戸活性層12bからなる
共振器12をGaAsの基板11上にエピタキシャル成
長させたウェハを作製する。ここで、歪量子井戸活性層
12bに用いたInGaAsは、通常、基板11のGa
Asと格子整合しないものの、膜厚が非常に薄いと、結
晶が歪むことにより格子欠陥を生じることなく結晶成長
することができる。
First, a wafer is prepared by epitaxially growing a resonator 12 comprising a GaAlAs cladding layer 12a and an InGaAs-based strained quantum well active layer 12b on a GaAs substrate 11. Here, the InGaAs used for the strained quantum well active layer 12b is usually made of Ga
Although not lattice-matched with As, if the film thickness is extremely small, the crystal can grow without causing lattice defects due to distortion of the crystal.

【0018】次に、エッチングによりウェハ上にリッジ
導波路を作製する。ウェハ上に絶縁膜を堆積した後、三
塩化ホウ素(BCl3 )ガスとアルゴン(Ar)ガスと
の混合ガスを用いた電子サイクロトロン共鳴(ECR)
プラズマエッチングにより、リッジ導波路と垂直方向へ
ストライプ状(幅40μm、深さ15μm)に共振器端
面12cを形成する。
Next, a ridge waveguide is formed on the wafer by etching. After depositing an insulating film on the wafer, electron cyclotron resonance (ECR) using a mixed gas of boron trichloride (BCl 3 ) gas and argon (Ar) gas
The resonator end face 12c is formed in a stripe shape (width 40 μm, depth 15 μm) in a direction perpendicular to the ridge waveguide by plasma etching.

【0019】エッチング後、硫酸(H2 SO4 )系エッ
チャントによる処理を行い、有機金属気相成長(MOV
PE)法により、歪量子井戸活性層12bよりも広いバ
ンドギャップを有して発振光に対して非吸収性を示す半
導体層であるGaAsの側壁エピタキシャル成長層13
(厚さ100nm)を共振器端面12cに側壁エピタキ
シャル成長させて作製する。
After the etching, a treatment with a sulfuric acid (H 2 SO 4 ) -based etchant is performed, and metal organic chemical vapor deposition (MOV) is performed.
PE) method, a sidewall epitaxial growth layer 13 of GaAs which is a semiconductor layer having a band gap wider than that of the strained quantum well active layer 12b and exhibiting non-absorptivity to oscillation light.
(Thickness: 100 nm) is formed by epitaxially growing sidewalls on the cavity facet 12c.

【0020】このようにしてウィンドウ構造を作製した
ら、表面電極を形成した後、前方側となる共振器端面1
2cの側壁エピタキシャル成長層13に反射防止膜を形
成すると共に、後方側となる共振器端面12cの側壁エ
ピタキシャル成長層13に高反射率の反射膜を形成す
る。続いて、基板11を研磨した後、裏面電極を形成す
る。
After the window structure is manufactured in this manner, after forming the surface electrodes, the cavity end face 1 on the front side is formed.
An antireflection film is formed on the side wall epitaxial growth layer 13 of 2c, and a reflection film having high reflectivity is formed on the side wall epitaxial growth layer 13 on the cavity end face 12c on the rear side. Subsequently, after polishing the substrate 11, a back electrode is formed.

【0021】次に、共振器端面12cよりも外側位置で
基板11を劈開やダイシング等により分割して当該基板
11のチップ端面11aよりも内側に上記共振器端面1
2cが位置するようにウェハを短冊状に形成して前記バ
ー状態(幅700〜1000μm、長さ10mm)に作
製して、チップに分割した後、パッケージングする。
Next, the substrate 11 is divided by cleavage, dicing, or the like at a position outside the resonator end surface 12c, and the substrate 11 is divided into the chip end surface 11a of the substrate 11 inside.
The wafer is formed in a strip shape so that 2c is located, and is prepared in the bar state (width of 700 to 1000 μm, length of 10 mm), divided into chips, and then packaged.

【0022】このようにして製造された半導体レーザ
は、980nmの波長で発振し、閾値電流が28mA、
最大光出力が700mWであった。
The semiconductor laser thus manufactured oscillates at a wavelength of 980 nm, has a threshold current of 28 mA,
The maximum light output was 700 mW.

【0023】このような半導体レーザは、発光波長が9
80nmであるので、Erドープ光ファイバの励起用光
源に適している。また、歪量子井戸活性層12bの混晶
比および膜厚を変えることにより、波長900〜110
0nmの半導体レーザを製造することができる。
Such a semiconductor laser has an emission wavelength of 9
Since it is 80 nm, it is suitable for a light source for exciting an Er-doped optical fiber. Further, by changing the mixed crystal ratio and the film thickness of the strained quantum well active layer 12b, the wavelength of 900 to 110
A semiconductor laser of 0 nm can be manufactured.

【0024】[第二番目の実施の形態]本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第二番目の
実施の形態を図2を用いて説明する。なお、図2は、そ
の半導体レーザの概略構造を表す断面図であり、GaA
lAsのバルク活性層を適用した場合である。
[Second Embodiment] A second embodiment of the semiconductor laser and the method of manufacturing the semiconductor laser according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic structure of the semiconductor laser.
This is the case where a bulk active layer of 1As is applied.

【0025】まず、GaAlAsのクラッド層12aお
よびGaAlAsのバルク活性層22bからなる共振器
22をGaAsの基板11上にエピタキシャル成長させ
たウェハを作製する。次に、エッチングによりウェハ上
にリッジ導波路を作製する。ウェハ上に絶縁膜を堆積し
た後、BCl3 ガスとArガスとの混合ガスを用いたE
CRプラズマエッチングにより、リッジ導波路と垂直方
向へストライプ状(幅40μm、深さ15μm)に共振
器端面22cを形成する。
First, a wafer is prepared by epitaxially growing a resonator 22 comprising a GaAlAs cladding layer 12a and a GaAlAs bulk active layer 22b on a GaAs substrate 11. Next, a ridge waveguide is formed on the wafer by etching. After depositing an insulating film on the wafer, E using mixed gas of BCl 3 gas and Ar gas
The resonator end face 22c is formed in a stripe shape (width 40 μm, depth 15 μm) in a direction perpendicular to the ridge waveguide by CR plasma etching.

【0026】エッチング後、H2 SO4 系エッチャント
による処理を行い、MOVPE法により、バルク活性層
22bよりも広いバンドギャップを有して発振光に対し
て非吸収性を示すAl組成の高い半導体層であるGaA
lAsの側壁エピタキシャル成長層23(厚さ100n
m)を共振器端面22cに側壁エピタキシャル成長させ
る。
After the etching, a treatment with an H 2 SO 4 -based etchant is performed, and a semiconductor layer having a wider band gap than the bulk active layer 22b and having a high Al composition and exhibiting non-absorptivity to oscillation light is formed by MOVPE. GaAs
lAs side wall epitaxial growth layer 23 (thickness 100 n
m) is epitaxially grown on the side wall of the resonator end face 22c.

【0027】このようにしてウィンドウ構造を作製した
ら、表面電極を形成した後、前方側となる共振器端面2
2cの側壁エピタキシャル成長層23に反射防止膜を形
成すると共に、後方側となる共振器端面22cの側壁エ
ピタキシャル成長層23に高反射率の反射膜を形成す
る。続いて、基板11を研磨した後、裏面電極を形成す
る。
After the window structure is manufactured in this manner, after the surface electrode is formed, the cavity end face 2 on the front side is formed.
An anti-reflection film is formed on the side wall epitaxial growth layer 23 of 2c, and a reflection film having high reflectance is formed on the side wall epitaxial growth layer 23 of the cavity end face 22c on the rear side. Subsequently, after polishing the substrate 11, a back electrode is formed.

【0028】次に、共振器端面22cよりも外側位置で
基板11を劈開やダイシング等により分割して当該基板
11のチップ端面11aよりも内側に上記共振器端面2
2cが位置するようにウェハを短冊状に形成して前記バ
ー状態(幅700〜1000μm、長さ10mm)に作
製して、チップに分割した後、パッケージングする。
Next, the substrate 11 is divided at a position outside the resonator end face 22c by cleavage, dicing, or the like, so that the substrate end face 2a is located inside the chip end face 11a of the substrate 11.
The wafer is formed in a strip shape so that 2c is located, and is prepared in the bar state (width of 700 to 1000 μm, length of 10 mm), divided into chips, and then packaged.

【0029】なお、本実施の形態では、側壁エピタキシ
ャル成長層23にGaAlAsを使用したが、これに代
えて、InGaPを使用してもよい。
In the present embodiment, GaAlAs is used for the side wall epitaxial growth layer 23, but InGaP may be used instead.

【0030】[第三番目の実施の形態]本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第三番目の
実施の形態を図3を用いて説明する。なお、図3は、そ
の半導体レーザの概略構造を表す断面図であり、AlG
aAs/GaAsの量子井戸活性層を適用した場合であ
る。
[Third Embodiment] A third embodiment of the semiconductor laser and the method of manufacturing the semiconductor laser according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view showing a schematic structure of the semiconductor laser.
This is a case where an aAs / GaAs quantum well active layer is applied.

【0031】まず、GaAlAsのクラッド層12aお
よびGaAlAs/GaAsの量子井戸活性層32bか
らなる共振器32をGaAsの基板11上にエピタキシ
ャル成長させたウェハを作製する。次に、エッチングに
よりウェハ上にリッジ導波路を作製する。ウェハ上に絶
縁膜を堆積した後、BCl3 ガスとArガスとの混合ガ
スを用いたECRプラズマエッチングにより、リッジ導
波路と垂直方向へストライプ状(幅40μm、深さ15
μm)に共振器端面32cを形成する。
First, a wafer is prepared by epitaxially growing a resonator 32 comprising a GaAlAs cladding layer 12a and a GaAlAs / GaAs quantum well active layer 32b on a GaAs substrate 11. Next, a ridge waveguide is formed on the wafer by etching. After depositing an insulating film on the wafer, a stripe shape (width of 40 μm, depth of 15 μm) is perpendicular to the ridge waveguide by ECR plasma etching using a mixed gas of BCl 3 gas and Ar gas.
μm) to form a resonator end face 32c.

【0032】エッチング後、H2 SO4 系エッチャント
による処理を行い、MOVPE法により、量子井戸活性
層32bよりも広いバンドギャップを有して発振光に対
して非吸収性を示す半導体層であるGaAlAsの側壁
エピタキシャル成長層23(厚さ100nm)を共振器
端面32cに側壁エピタキシャル成長させる。
After the etching, a treatment with an H 2 SO 4 -based etchant is performed, and a GaAlAs semiconductor layer having a band gap wider than that of the quantum well active layer 32b and exhibiting non-absorptivity for oscillation light is obtained by MOVPE. Side wall epitaxial growth layer 23 (100 nm thick) is grown on the cavity facet 32c by side wall epitaxial growth.

【0033】このようにしてウィンドウ構造を作製した
ら、表面電極を形成した後、前方側となる共振器端面3
2cの側壁エピタキシャル成長層23に反射防止膜を形
成すると共に、後方側となる共振器端面32cの側壁エ
ピタキシャル成長層23に高反射率の反射膜を形成す
る。続いて、基板11を研磨した後、裏面電極を形成す
る。
After the window structure is manufactured in this manner, after the surface electrodes are formed, the resonator end face 3 on the front side is formed.
An anti-reflection film is formed on the side wall epitaxial growth layer 23 of 2c, and a reflection film with high reflectance is formed on the side wall epitaxial growth layer 23 on the cavity end face 32c on the rear side. Subsequently, after polishing the substrate 11, a back electrode is formed.

【0034】次に、共振器端面32cよりも外側位置で
基板11を劈開やダイシング等により分割して当該基板
11のチップ端面11aよりも内側に上記共振器端面3
2cが位置するようにウェハを短冊状に形成して前記バ
ー状態(幅700〜1000μm、長さ10mm)に作
製して、チップに分割した後、パッケージングする。
Next, the substrate 11 is divided by cleavage or dicing at a position outside the resonator end face 32c, and the resonator end face 3 is formed inside the chip end face 11a of the substrate 11 inside.
The wafer is formed in a strip shape so that 2c is located, and is prepared in the bar state (width of 700 to 1000 μm, length of 10 mm), divided into chips, and then packaged.

【0035】なお、本実施の形態では、側壁エピタキシ
ャル成長層23にGaAlAsを使用したが、これに代
えて、InGaPを使用してもよい。
Although GaAlAs is used for the side wall epitaxial growth layer 23 in the present embodiment, InGaP may be used instead.

【0036】[第四番目の実施の形態]本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第四番目の
実施の形態を図4を用いて説明する。なお、図4は、そ
の半導体レーザの概略構造を表す断面図であり、InG
aPのバルク活性層を適用した場合である。
[Fourth Embodiment] A fourth embodiment of the semiconductor laser and the method of manufacturing the semiconductor laser according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic structure of the semiconductor laser.
This is a case where a bulk active layer of aP is applied.

【0037】まず、InGaAlPのクラッド層42a
およびInGaPのバルク活性層42bからなる共振器
42をGaAsの基板11上にエピタキシャル成長させ
たウェハを作製する。次に、エッチングによりウェハ上
にリッジ導波路を作製する。ウェハ上に絶縁膜を堆積し
た後、BCl3 ガスとArガスとの混合ガスを用いたE
CRプラズマエッチングにより、リッジ導波路と垂直方
向へストライプ状(幅40μm、深さ15μm)に共振
器端面42cを形成する。
First, the cladding layer 42a of InGaAlP
A wafer is produced by epitaxially growing a resonator 42 composed of a bulk active layer 42b of InGaP and an InGaP on a substrate 11 of GaAs. Next, a ridge waveguide is formed on the wafer by etching. After depositing an insulating film on the wafer, E using mixed gas of BCl 3 gas and Ar gas
The resonator end face 42c is formed in a stripe shape (width 40 μm, depth 15 μm) in a direction perpendicular to the ridge waveguide by CR plasma etching.

【0038】エッチング後、H2 SO4 系エッチャント
による処理を行い、MOVPE法により、バルク活性層
42bよりも広いバンドギャップを有して発振光に対し
て非吸収性を示す半導体層であるInGaAlPの側壁
エピタキシャル成長層43(厚さ100nm)を共振器
端面42cに側壁エピタキシャル成長させる。
After the etching, a treatment with an H 2 SO 4 -based etchant is performed, and the MOVPE method is used to form a semiconductor layer of InGaAlP, which is a semiconductor layer having a wider band gap than the bulk active layer 42b and exhibiting non-absorptivity to oscillation light. A sidewall epitaxial growth layer 43 (thickness: 100 nm) is epitaxially grown on the side wall of the resonator end face c.

【0039】このようにしてウィンドウ構造を作製した
ら、表面電極を形成した後、前方側となる共振器端面4
2cの側壁エピタキシャル成長層43に反射防止膜を形
成すると共に、後方側となる共振器端面42cの側壁エ
ピタキシャル成長層43に高反射率の反射膜を形成す
る。続いて、基板11を研磨した後、裏面電極を形成す
る。
After the window structure is manufactured in this manner, after the surface electrodes are formed, the resonator end face 4 on the front side is formed.
An anti-reflection film is formed on the side wall epitaxial growth layer 43 of 2c, and a reflection film having a high reflectance is formed on the side wall epitaxial growth layer 43 of the cavity end face 42c on the rear side. Subsequently, after polishing the substrate 11, a back electrode is formed.

【0040】次に、共振器端面42cよりも外側位置で
基板11を劈開やダイシング等により分割して当該基板
11のチップ端面11aよりも内側に上記共振器端面4
2cが位置するようにウェハを短冊状に形成して前記バ
ー状態(幅700〜1000μm、長さ10mm)に作
製して、チップに分割した後、パッケージングする。
Next, the substrate 11 is divided by cleavage, dicing, or the like at a position outside the resonator end face 42c, and the substrate end face 4a is formed inside the chip end face 11a of the substrate 11 inside.
The wafer is formed in a strip shape so that 2c is located, and is prepared in the bar state (width of 700 to 1000 μm, length of 10 mm), divided into chips, and then packaged.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明による半導体レーザおよび半導体
レーザの製造方法は、極薄い半導体層のウィンドウ構造
を共振器端面へのエピタキシャル成長によって作製する
ため、ウィンドウ領域への無効電流の注入や、ウィンド
ウ領域での発振光の拡散および自由キャリア吸収による
閾値の増大や微分効率の低下を回避することができる。
また、共振器端面をエッチングで作製するため、バー状
態への切り出しを行う前に側壁エピタキシャル成長によ
る前記半導体層の作製を行うことができる。
According to the semiconductor laser and the method of manufacturing the semiconductor laser of the present invention, a window structure of an extremely thin semiconductor layer is formed by epitaxial growth on the end face of the resonator. In this case, it is possible to avoid an increase in threshold value and a decrease in differential efficiency due to diffusion of oscillation light and absorption of free carriers.
Further, since the resonator end face is formed by etching, the semiconductor layer can be formed by side wall epitaxial growth before cutting into a bar state.

【0042】その結果、ハンドリング性が悪いバーの端
面にエピタキシャル成長を行う必要がなくなり、ウイン
ドウ構造を有する半導体レーザを効率よく製造すること
ができる。また、側壁エピタキシャル成長によってウイ
ンドウ構造を作製していることから、活性層の構造や活
性層領域の導波路構造を問わない幅広い応用が可能であ
る。
As a result, it is not necessary to perform epitaxial growth on the end face of the bar having poor handling properties, and a semiconductor laser having a window structure can be manufactured efficiently. Further, since the window structure is manufactured by the side wall epitaxial growth, a wide range of applications is possible regardless of the structure of the active layer and the waveguide structure in the active layer region.

【0043】したがって、本発明は、非常に優れた特性
を持つウインドウ構造を有する半導体レーザの汎用化、
およびこれを用いた各種機器の高性能化や低価格化を推
進することができる。
Accordingly, the present invention provides a general-purpose semiconductor laser having a window structure having very excellent characteristics,
In addition, it is possible to promote higher performance and lower price of various devices using the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による半導体レーザの第一番目の実施の
形態の概略構造を表す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a first embodiment of a semiconductor laser according to the present invention.

【図2】本発明による半導体レーザの第二番目の実施の
形態の概略構造を表す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic structure of a second embodiment of the semiconductor laser according to the present invention.

【図3】本発明による半導体レーザの第三番目の実施の
形態の概略構造を表す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic structure of a third embodiment of the semiconductor laser according to the present invention.

【図4】本発明による半導体レーザの第四番目の実施の
形態の概略構造を表す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic structure of a fourth embodiment of the semiconductor laser according to the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板 11a チップ端面 12,22,32,42 共振器 12a,42a クラッド層 12b 歪量子井戸活性層 22b,42b バルク活性層 32b 量子井戸活性層 12c,22c,32c,42c 共振器端面 13,23,43 側壁エピタキシャル成長層 Reference Signs List 11 substrate 11a chip end face 12, 22, 32, 42 resonator 12a, 42a cladding layer 12b strained quantum well active layer 22b, 42b bulk active layer 32b quantum well active layer 12c, 22c, 32c, 42c resonator end face 13, 23, 43 Sidewall epitaxial growth layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 知尋 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 天明 二郎 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 5F073 AA74 AA83 AA88 BA02 BA06 BA07 BA09 CA04 CA05 CA07 CA14 DA26 DA31  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tomohiro Shibata 3-19-2 Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Jiro Tenmei 3- 192-1 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. Nippon Telegraph and Telephone Corporation F-term (reference) 5F073 AA74 AA83 AA88 BA02 BA06 BA07 BA09 CA04 CA05 CA07 CA14 DA26 DA31

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板のチップ端面よりも内側に共振器端
面が位置し、当該共振器の活性層よりも広いバンドギャ
ップを有する半導体層が当該共振器端面に設けられてい
ることを特徴とする半導体レーザ。
1. A resonator end face is located inside a chip end face of a substrate, and a semiconductor layer having a band gap wider than an active layer of the resonator is provided on the resonator end face. Semiconductor laser.
【請求項2】 エッチングにより共振器端面を作製し、
当該共振器の活性層よりも広いバンドギャップを有する
半導体層を当該共振器端面に側壁エピタキシャル成長さ
せて作製した後に、当該共振器端面よりも外側位置で基
板を分割することを特徴とする半導体レーザの製造方
法。
2. A resonator end face is formed by etching.
After producing a semiconductor layer having a band gap wider than the active layer of the resonator by side wall epitaxial growth on the resonator end face, the substrate is divided at a position outside the resonator end face. Production method.
【請求項3】 請求項2に記載の半導体レーザの製造方
法で製造されたことを特徴とする半導体レーザ。
3. A semiconductor laser manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 2.
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